重力是什么?

由:罗伯特·兰姆

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在自由落体中,重力的影响肯定感觉更真实。
马克斯Dereta /股票/工作簿盖蒂图片社

《跑路者》动画片在重力的作用下又快又松。只要有机会,Wile E. Coyote通常会从悬崖边追赶他的快速对手——但只有当他意识到自己是在稀薄的空气中奔跑时,才会垂直下落。

不用说,重力在现实生活中并不是这样的。但当巨石或铁砧坠向地球?让我们从你的脚开始,然后往上,哦,整个宇宙。找把椅子坐下,因为这要花整整一页来解释。

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重力把你的脚固定在地面上,因为质量行星的引力作用于你的身体。事实上,引力会激起宇宙中任何两个物体之间的吸引力:卫星灰尘,土狼,你能想到的都有。只要有物质,就会有引力。你永远不可能到达一个没有重力的行星,只有质量大或小的行星,其引力或大或小。

在更大的范围内,引力将宇宙天体安排在轨道上,甚至导致漂浮的空间粒子慢慢地聚集在一起,形成越来越大的团块,最终成为行星,星星星系.早在17世纪,艾萨克·牛顿就将引力定义为作用于所有物质的万有引力。根据他的理论,引力的确切表达式归结为质量和距离。两个粒子之间的距离越远,质量越小,引力就越小。

简而言之,这就是牛顿的万有引力定律,它屹立了三个世纪,无人质疑。然后,在20世纪初,一位头发蓬乱的物理学家,名叫阿尔伯特·爱因斯坦,走上了拳台,并发表了他的广义相对论相对论

爱因斯坦认为引力不仅仅是一种力;它是四维空间和时间中的一条曲线。如果一个物体有足够的质量,它就能使原本笔直的光束发生弯曲。天文学家称这种效应为引力透镜效应它是探测黑洞等不可观测宇宙现象的主要方法之一。同样,重力越小,时间过得越快,这种现象被称为引力时间膨胀.例如,轨道卫星上的时钟比地球表面的时钟略快。

虽然爱因斯坦的理论使引力跟上了现代科学的步伐,但我们仍然不知道关于引力的一切。一些科学家把引力归因于一种叫做引力子从理论上讲,它会导致物体相互吸引。

最后是领域量子引力在这里,科学家们试图调和广义相对论和量子理论。量子理论阐述了宇宙在最小的亚原子层面上是如何运作的。这一领域帮助科学家们建立了粒子物理学的标准模型,该模型详细描述了宇宙的大部分内部运行情况,但有一个明显的例外。标准模型无法解释重力。

所以,虽然量子理论和相对论一起解释了大部分可观测宇宙,但它们有时也会互相矛盾,比如在研究黑洞或者早期宇宙。不出所料,众多科学家继续为统一理论而努力。

无论我们最终采用何种理论,重力的重要性都不会被夸大。它是把宇宙凝聚在一起的粘合剂,即使它仍然会激起关于宇宙的悬而未决的问题。

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重力的影响
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更大的链接

  • 周界理论物理研究所:量子引力

  • 引力透镜:天文学家利用爱因斯坦望远镜科学日报。2009年2月24日。(2010年8月9日)http://www.sciencedaily.com/releases/2009/02/090220172053.htm
  • “量子引力”周界理论物理研究所,2010。(2010年8月9日)http://www.perimeterinstitute.ca/Outreach/What_We_Research/Quantum_Gravity
  • 《量子引力》,斯坦福哲学百科全书。2005年12月26日。(2010年8月9日)http://plato.stanford.edu/entries/quantum-gravity/

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